JP3705730B2 - 空気圧シリンダの排気回収装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気圧シリンダから排出される排気空気を回収するための空気圧シリンダの排気回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図７に示す空気圧システム１０では、空気圧シリンダ１１内を往復摺動するピストンによって区画形成された２つの圧力室に、エア供給源Ｐより供給される空気圧を電磁弁１２によって選択的に加えることによってピストンを往復駆動させて仕事を行い、仕事を終え不要となった空気は排気空気として大気中に放出し捨てている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空気圧システム１０では、空気圧シリンダ１１を駆動後、不要となった排気空気を大気中に捨てているため、特に空気圧システム１０が大規模になるほど、空気圧シリンダ１１の空気消費量が増加し、エア供給源Ｐは空気圧シリンダ１１に大量の空気を供給しなければならなくなり、消費動力が増大し、コスト高になるという問題点がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、空気圧シリンダの排気空気をエア供給源に戻すことで空気消費量を削減し、空気圧シリンダを低コストで駆動させることができる空気圧シリンダの排気回収装置を提供することにある。
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係る空気圧シリンダの排気回収装置は、エア供給源と、ピストンによって区画形成された２つの圧力室に上記エア供給源から供給される空気圧を選択的に加えることによって、該ピストンを往復駆動する空気圧シリンダと、該空気圧シリンダから排出される排気空気のうち、所定圧より低圧の排気空気を大気中に放出し、所定圧より高圧の排気空気を出力する３ポート弁と、増圧室を区画形成するピストンを上記３ポート弁から出力された排気空気で駆動することにより、上記３ポート弁から出力され上記増圧室に導入された排気空気を増圧して上記エア供給源に出力する増圧弁と、を具備したことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明に係る空気圧シリンダの排気回収装置は、エア供給源と、増圧室を区画形成するピストンを上記エア供給源から供給された空気圧で駆動することにより、上記エア供給源から供給され上記増圧室に導入された空気圧を増圧して出力する増圧弁と、ピストンによって区画形成された２つの圧力室に上記増圧弁から出力される空気圧を選択的に加えることによって、該ピストンを往復駆動する空気圧シリンダと、該空気圧シリンダから排出される排気空気のうち、所定圧より低圧の排気空気を大気中に放出し、所定圧より高圧の排気空気を上記エア供給源に出力する３ポート弁と、を具備したことを特徴としている。
【０００７】
従って、本発明によれば、３ポート弁によって所定圧より高圧の排気空気が増圧弁に出力されることで、排気空気をエア供給源に回収可能な圧力まで容易に高くすることができ、排気空気の回収が可能となる。
また、エア供給源から供給される空気を増圧弁で増圧して空気圧シリンダに出力するので、エア供給源の空気圧を低く設定することができ、これにより多量の排気空気がエア供給源に回収可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当たって、同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気圧シリンダの排気回収装置の概略構成図、図２および図３は、増圧装置の模式図および要部縦断面図、図４は、本発明の他の実施の形態を示す空気圧シリンダの排気回収装置の概略構成図、図５および図６は、他の実施の形態を示す増圧装置の模式図および要部縦断面図である。
【０００９】
図１に示す排気回収装置は、空気圧システム１０の排気側に増圧装置１００を接続したものである。
空気圧システム１０は、空気圧シリンダ１１およびエア供給源Ｐに接続されて空気圧シリンダ１１に対する空気の給排を制御する電磁弁１２を有しており、空気圧シリンダ１１は、ピストンによって区画形成された２つの圧力室に選択的に空気圧を加えることによってピストンを往復駆動させ仕事を行なうものである。
【００１０】
増圧装置１００は、３ポート弁２０および増圧弁３０を有しており、３ポート弁２０は、空気圧シリンダ１１から排出される排気空気のうち、所定圧より高圧の排気空気を増圧弁３０に出力し、所定圧より低圧の排気空気を大気中に放出するように構成されている。
【００１１】
図２において、増圧弁３０では、本体ブロック３１の両側に設けられた１対のシリンダ３３ａ，３３ｂにピストン３４ａ，３４ｂが往復摺動可能に挿通され、これらピストン３４ａ，３４ｂは、本体ブロック３１に気密に貫通されたロッド３２によって連結され、両シリンダ３３ａ，３３ｂ内において、それらの内側（本体ブロック３１側）および外側に増圧室３５ａ，３５ｂおよび駆動室３６ａ，３６ｂがそれぞれ区画形成され、本体ブロック３１に形成された空気の流路には、１対の入口チェック弁４０ａ、１対の出口チェック弁４０ｂおよび切換弁５０が組込まれている。
【００１２】
１対の入口チェック弁４０ａ間および１対の出口チェック弁４０ｂ間はそれぞれ連通されており、１対の入口チェック弁４０ａは増圧室３５ａ，３５ｂへの空気の流入のみを許容し、１対の出口チェック弁４０ｂは増圧室３５ａ，３５ｂからの空気の流出のみを許容するものであるが、増圧室３５ａ，３５ｂに空気圧差が生じると、空気圧の高い方への空気の流入は阻止され、空気圧の低い方からの空気の流出は阻止されるようになる。
【００１３】
切換弁５０は、駆動室３６ａ，３６ｂのどちらか一方に空気を供給し、他方より空気が排出されるように流路を切換えるものであり、流路切換用のプッシュロッド５１ａ，５１ｂを有し、これらプッシュロッド５１ａ，５１ｂは増圧室３５ａ，３５ｂ内にそれぞれ突出され、往復動するピストン３４ａ，３４ｂがストローク終端近くにおいて、プッシュロッド５１ａ，５１ｂを押圧することにより切換弁５０のポート間の連通を切換えて、駆動室３６ａ，３６ｂを図示しない空気の入口ポートと排出ポートに交互に連通させるようにしている。
【００１４】
ここで、かかる増圧装置１００の構造について、図３を参照してより詳細に説明する。
すなわち、３ポート弁２０では、弁棒２１にピストン２３が固定され、弁棒２１はピストン２３に取り付けられた第1スプリング２２によって一方向に付勢され、弁棒２１が嵌挿された１対の弁体２４ａ，２４ｂが第２スプリング２５によって入口ポート２１ａに連通する弁座２６ａ，２６ｂを閉鎖する方向に付勢され、ピストン２３の外側にパイロット圧力室２７が形成されている。
【００１５】
そして、パイロット圧力室２７に導入される空気圧シリンダ１１の排気空気圧によってピストン２３と共に弁棒２１が往復動し、これによって弁体２４ａ，２４ｂが第２スプリング２５の弾発力に抗して移動し、弁座２６ａ，２６ｂの開口が切換えられ、所定圧より低圧の排気空気は大気中に放出され、所定圧より高圧の排気空気を出力するようになっている。
【００１６】
本体ブロック３１の両端にはシリンダ３３ａ，３３ｂが設けられ、シリンダ３３ａ，３３ｂに設けられた入口チェック弁４０ａは、入口ポート２１ａに連通する弁座４１を有し、この弁座４１を開閉する弁体４３は、チェック弁ばね４２で弁座４１の閉鎖方向に付勢されている。なお、図示を省略しているが、出口チェック弁４０ｂも入口チェック弁４０ａと同一の構成を有している。
【００１７】
切換弁５０は、先端部分が増圧室３５ａ，３５ｂ内に突出するプッシュロッド５１ａ，５１ｂを有し、これらのプッシュロッド５１ａ，５１ｂがピストン３４ａ，３４ｂのストローク終端近くにおいて押圧されてスプール５２を駆動し、出力口５３ａ，５３ｂを入力口５４と排出口５５ａ，５５ｂに切換えて連通させるものとして構成され、入力口５４と出力口５３ａ，５３ｂは流路３９ａ，３９ｂに連通され、排出口５５ａ，５５ｂは図示しない排出ポートに連通している。
【００１８】
排気回収装置は、以上の如く構成されているので、まず、空気圧シリンダ１１の排気空気は３ポート弁２０に導入され、所定圧より低圧の排気空気は大気中に放出され、所定圧より高圧の排気空気は増圧弁３０に出力される。
次に、増圧弁３０において、３ポート弁２０より出力された排気空気は駆動室３６ｂに導入され、これと同時に駆動室３６ａを大気に開放させると、ピストン３４ａ，３４ｂが、駆動室３６ｂにおいてピストン３４ｂに作用する力と増圧室３５ａにおいてピストン３４ａに作用する力との合力により右側への駆動を開始し、これによって増圧室３５ｂの空気が圧縮されて増圧し、出口チェック弁４０ｂを通して出口ポートから流出される。
【００１９】
ピストン３４ａ，３４ｂおよびロッド３２が右端に達し、増圧室３５ｂ内の空気を増圧して出口ポートから出力し終わると共に、切換弁５０を切換えて駆動室３６ａを入口ポートに連通させ、これと同時に駆動室３６ｂを排出ポートを介して大気に開放させる。
よって、この状態からは、ピストン３４ａ，３４ｂが、駆動室３６ａにおいてピストン３４ａに作用する力と増圧室３５ｂにおいてピストン３４ｂに作用する力との合力により左側への駆動を開始し、これによって増圧室３５ａの空気が圧縮されて増圧し、出口チェック弁４０ｂを通して出口ポートから流出する。
【００２０】
このような動作の繰返しにより両増圧室３５ａ，３５ｂから増圧した空気が連続してエア供給源Ｐに出力され回収される。この場合、排気空気は、エア供給源Ｐに回収可能な充分な圧力に増圧されていることが必要であり、３ポート弁２０により増圧弁３０に出力される排気空気圧は、増圧弁３０の増圧能力に鑑みて決定される。
【００２１】
図４、５に示す排気回収装置の増圧装置１１０では、空気圧システム１０の排気側とエア供給源Ｐとの間に３ポート弁２０が設けられ、３ポート弁２０は空気圧シリンダ１１からの排気空気のうち、所定圧より高圧のものをエア供給源Ｐに出力し、エア供給源Ｐからの空気を増圧弁６０によって増圧し、空気圧シリンダ１１に出力するものである。
本体ブロック３１に形成された流路には、１対の入口チェック弁４０ａ、１対の出口チェック弁４０ｂ、切換弁５０および増圧弁６０の出力を一定圧に制御保持するガバナ７０が組込まれている。
【００２２】
ガバナ７０は、図６に示すように、フィードバック室７１を区画するダイヤフラム７２の上面に作用する調圧スプリング７３の付勢力と、ダイヤフラム７２の下面に作用するフィードバック室７１の空気圧の作用力との大小により出力圧を設定圧に調節するもので、カバナ７０の設定圧は、キャップ７４の回転により調圧ねじ７５を進退させて、調圧スプリング７３の付勢力を調整することによって行われている。なお、図中、３１ａは、エア供給源Ｐからの空気が導入される入口ポート、３１ｂは、カバナ７０と３ポート弁２０とを連通する流路であり、その他の構成は、図２、３と同様なので、同一構成部分には同一符号を付してその説明を割愛する。
【００２３】
このように、本実施の形態の空気圧シリンダの排気回収装置によれば、３ポート弁２０によって所定圧より高圧の排気空気が増圧弁３０に出力されるので、排気空気をエア供給源Ｐに回収可能な圧力まで容易に高くすることができるようになる。よって、排気空気の回収が可能となる。
また、エア供給源Ｐから供給される空気を増圧弁６０で増圧して空気圧シリンダ１１に出力するので、エア供給源Ｐの空気圧を低く設定することができ、多量の排気空気がエア供給源Ｐに回収可能となる。
これらのことにより、空気圧シリンダ１１の空気消費量が削減され、消費動力を軽減することができ、コストを大幅に低減することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態の空気圧シリンダの排気回収装置について詳述したが、本発明は、上記実施の形態の空気圧シリンダの排気回収装置に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の空気圧シリンダの排気回収装置は、３ポート弁によって所定圧より高圧の排気空気が増圧弁に出力されることで、排気空気をエア供給源に回収可能な圧力まで容易に高くすることができるので、排気空気の回収が可能となり、また、エア供給源から供給される空気を増圧弁で増圧して空気圧シリンダに出力するので、エア供給源の空気圧を低く設定することができ、多量の排気空気がエア供給源に回収可能となる。
従って、空気圧シリンダの空気消費量が削減され、消費動力が軽減し、空気圧シリンダを低コストで駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す空気圧シリンダの排気回収装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態を示す空気圧シリンダの排気回収装置における増圧装置の模式図。
【図３】本発明の実施の形態を示す空気圧シリンダの排気回収装置における増圧装置の要部縦断面図。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す空気圧シリンダの排気回収装置の概略構成図。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す空気圧シリンダの排気回収装置における増圧装置の模式図。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す空気圧シリンダの排気回収装置における増圧装置の要部縦断面図。
【図７】空気圧システムの概略構成図。
【符号の説明】
１０ 空気圧システム
１１ 空気圧シリンダ
１２ 電磁弁
２０ ３ポート弁
３０，６０ 増圧弁
１００，１１０ 増圧装置
Ｐ エア供給源

Claims (2)

1. エア供給源と、
   ピストンによって区画形成された２つの圧力室に上記エア供給源から供給される空気圧を選択的に加えることによって、該ピストンを往復駆動する空気圧シリンダと、
   該空気圧シリンダから排出される排気空気のうち、所定圧より低圧の排気空気を大気中に放出し、所定圧より高圧の排気空気を出力する３ポート弁と、
   増圧室を区画形成するピストンを上記３ポート弁から出力された排気空気で駆動することにより、上記３ポート弁から出力され上記増圧室に導入された排気空気を増圧して上記エア供給源に出力する増圧弁と、
   を具備したことを特徴とする空気圧シリンダの排気回収装置。
2. エア供給源と、
   増圧室を区画形成するピストンを上記エア供給源から供給された空気圧で駆動することにより、上記エア供給源から供給され上記増圧室に導入された空気圧を増圧して出力する増圧弁と、
   ピストンによって区画形成された２つの圧力室に上記増圧弁から出力される空気圧を選択的に加えることによって、該ピストンを往復駆動する空気圧シリンダと、
   該空気圧シリンダから排出される排気空気のうち、所定圧より低圧の排気空気を大気中に放出し、所定圧より高圧の排気空気を上記エア供給源に出力する３ポート弁と、
   を具備したことを特徴とする空気圧シリンダの排気回収装置。

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